特開 2022-189288 空気調和機用凍結防止システム及び空気調和機用の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022189288

(43)【公開日】2022-12-22

(54)【発明の名称】空気調和機用凍結防止システム及び空気調和機用の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/41 20180101AFI20221215BHJP

   F24F 140/20 20180101ALN20221215BHJP

【ＦＩ】

F24F11/41 110

F24F140:20

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021097789

(22)【出願日】2021-06-11

(71)【出願人】

【識別番号】000236056

【氏名又は名称】三菱電機ビルソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】根本 英次

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 智洋

【テーマコード（参考）】

3L260

【Ｆターム（参考）】

3L260AB06

3L260BA36

3L260CB37

3L260CB63

3L260EA08

3L260EA19

3L260EA27

3L260FB25

(57)【要約】

【課題】外乱や劣化等により、冷水コイル入口圧力が、設備導入時の値から乖離した場合であっても、凍結防止に必要十分な流量を確保可能とする。
【解決手段】コントローラ１２は、検出冷水温度Ｔｍが所定の凍結防止閾値温度未満であるときに、冷水温度と制御弁３０の開度とが関連付けられた温度－開度マップから、検出冷水温度Ｔｍに対応する開度指令値Ａ＊を求める。またコントローラ１２は、冷水温度と冷水流量とが関連付けられた温度－流量マップから、検出冷水温度Ｔｍに対応する目標流量Ｑ＊を求める。またコントローラ１２は、目標流量Ｑ＊から、制御弁３０の開度を開度指令値Ａ＊に設定後の還水配管２８の実測流量Ｑｍを引いた、差分流量ΔＱを求める。さらにコントローラ１２は、差分流量ΔＱが正の値の場合に、開度指令値Ａ＊を増加方向に再設定する一方で、差分流量ΔＱがゼロ以下の値の場合に、開度指令値Ａ＊を維持する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポンプにより送水配管から冷水が供給され、自身を通過する空気との熱交換が行われる、冷水コイルと、
前記冷水コイルからの戻り冷水が送られる還水配管に設けられ、戻り冷水の流量を調整する制御弁と、
前記還水配管に設けられた水温センサ及び流量センサと、
前記水温センサが検出した検出冷水温度に基づいて、前記制御弁の開度指令を生成する制御装置と、
を備える、空気調和機用凍結防止システムであって、
前記制御装置は、前記検出冷水温度が所定の凍結防止閾値温度未満であるときに、
冷水温度と前記制御弁の開度とが関連付けられた温度－開度マップから、前記検出冷水温度に対応する開度指令値を求め、
冷水温度と冷水流量とが関連付けられた温度－流量マップから、前記検出冷水温度に対応する目標流量を求め、
前記目標流量から、前記制御弁の開度を前記開度指令値に設定後の前記還水配管の実測流量を引いた、差分流量を求め、
前記差分流量が正の値の場合に、前記開度指令値を増加方向に再設定する一方で、前記差分流量がゼロ以下の値の場合に、前記開度指令値を維持する、
空気調和機用凍結防止システム。

【請求項2】

ポンプにより送水配管から冷水が供給され、自身を通過する空気との熱交換が行われる、冷水コイルと、
前記冷水コイルからの戻り冷水が送られる還水配管に設けられ、戻り冷水の流量を調整する制御弁と、
前記還水配管に設けられた水温センサ及び流量センサと、
を備える空気調和機に設けられ、前記水温センサが検出した検出冷水温度に基づいて、前記制御弁の開度指令を生成する、空気調和機用の制御装置であって、
前記検出冷水温度が所定の凍結防止閾値温度未満であるときに、冷水温度と前記制御弁の開度とが関連付けられた温度－開度マップから、前記検出冷水温度に対応する開度指令値を求める、温度ベース開度算出部と、
冷水温度と冷水流量とが関連付けられた温度－流量マップから、前記検出冷水温度に対応する目標流量を求める、温度ベース流量算出部と、
前記目標流量から、前記制御弁の開度を前記開度指令値に設定後の前記還水配管の実測流量を引いた、差分流量を求めるとともに、前記差分流量が正の値の場合に、前記開度指令値を増加方向に再設定する一方で、前記差分流量がゼロ以下の値の場合に、前記開度指令値を維持する、開度調整部と、
を備えることを特徴とする、空気調和機用の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書では、空気調和機用の凍結防止システム及び空気調和機用の制御装置が開示される。

【背景技術】

【0002】

例えば中央式の空調設備には、空気調和機（空調機）が設けられる。空気調和機は外気を取り込み、加熱（加温）または冷却し、また必要に応じて除湿または加湿して調和空気を生成し、これをテナントやオフィススペース等の空調対象空間に供給する。

【0003】

外気の冷却に当たり、空気調和機には冷水が供給される冷水コイルが設けられる。また外気の加熱に当たり、空気調和機には温水が供給される温水コイルが設けられる。これらのコイルは空気調和機の外気導入口から送気ファンまでの間に設けられる。例えば、外気導入口→冷水コイル→温水コイル→送気ファンの順に各機器が配置される。空気調和機内に導入された外気（導入外気）が各コイルを通過することで冷却または加熱される。

【0004】

例えば冬季等、導入外気を専ら加熱し、冷却する必要が無い場合には、冷水コイルへの冷水供給が止められる。これにより冷水コイル内に冷水が滞留する。寒冷地における寒波の通過時等に、導入外気が冷水コイルを通過することで、冷水コイル内に滞留した冷水が凍結・膨張し、冷水コイルの破損に繋がるおそれがある。

【0005】

そこでいわゆる冷房の不要な冬季等であっても、凍結防止の観点から、所定の流量にて冷水を流して（動かして）いる。例えば、冷水を送るポンプの吐出圧が一定の場合、冷水コイル入り口の圧力は一定となり、制御弁の開度と流量とは比例関係にあるため、開度調整による流量制御が可能となる。

【0006】

このような空気調和機の凍結防止手段として、例えば特許文献１では、冷水コイルに循環する冷水温度が所定の特定温度以下になると、温水循環路を流れる温水の一部が、冷水コイルを含む冷水循環路に供給される。また特許文献２では、凍結防止運転では、冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水の通水量を調整することで、冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整している。さらに特許文献３では、外気温度が予め設定した設定温度以下となったときに、流量調節弁を全開にして、凍結の防止を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１９－７８５０１号公報

【特許文献2】特開２０１２－１５４５４３号公報

【特許文献3】特開平５－２１５３８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、ポンプの劣化、冷水配管のサビ等により、ポンプに対する吐出圧の設定値が一定値であっても、実際の冷水コイル入口圧力が、設備導入時の値よりも低下する場合がある。また、冷水配管が分岐され他の空気調和機にも供給される場合に、当該他の空気調和機における制御弁の急開閉によっても、実際の冷水コイル入口圧力が、設備導入時の値から乖離するおそれがある。

【0009】

そこで本明細書では、外乱や劣化等により、冷水コイル入口圧力が設備導入時の値から乖離した場合であっても、凍結防止に必要十分な流量を確保することの可能な、空気調和機用凍結防止システム及び空気調和機用の制御装置が開示される。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本明細書では、空気調和機用凍結防止システムが開示される。当該システムは、冷水コイル、制御弁、水温センサ、流量センサ、及び制御装置を備える。冷水コイルには、ポンプにより送水配管から冷水が供給され、自身を通過する空気との熱交換が行われる。制御弁は、冷水コイルからの戻り冷水が送られる還水配管に設けられ、戻り冷水の流量を調整する。水温センサ及び流量センサは、還水配管に設けられる。制御装置は、水温センサが検出した検出冷水温度に基づいて、制御弁の開度指令を生成する。また制御装置は、検出冷水温度が所定の凍結防止閾値温度未満であるときに、冷水温度と制御弁の開度とが関連付けられた温度－開度マップから、検出冷水温度に対応する開度指令値を求める。また制御装置は、冷水温度と冷水流量とが関連付けられた温度－流量マップから、検出冷水温度に対応する目標流量を求める。また制御装置は、目標流量から、制御弁の開度を開度指令値に設定後の還水配管の実測流量を引いた、差分流量を求める。さらに制御装置は、差分流量が正の値の場合に、開度指令値を増加方向に再設定する一方で、差分流量がゼロ以下の値の場合に、開度指令値を維持する。

【0011】

上記構成によれば、差分流量が正の値を取る場合、つまり実測流量が目標流量に到達していない場合に、開度指令値が増加調整される。その一方で、差分流量がゼロ以下の値の場合、つまり実測流量が目標流量以上である場合には、凍結防止に十分な流量が確保されているとの観点から、開度指令値が維持される。

【0012】

また本明細書では、空気調和機用の制御装置が開示される。空気調和機は制御装置に加えて、冷水コイル、制御弁、水温センサ及び流量センサを備える。冷水コイルには、ポンプにより送水配管から冷水が供給され、自身を通過する空気との熱交換が行われる。制御弁は、冷水コイルからの戻り冷水が送られる還水配管に設けられ、戻り冷水の流量を調整する。水温センサ及び流量センサは、還水配管に設けられる。制御装置は、水温センサが検出した検出冷水温度に基づいて、制御弁の開度指令を生成する。制御装置は、温度ベース開度算出部、温度ベース流量算出部、及び開度調整部を備える。温度ベース開度算出部は、検出冷水温度が所定の凍結防止閾値温度未満であるときに、冷水温度と制御弁の開度とが関連付けられた温度－開度マップから、検出冷水温度に対応する開度指令値を求める。温度ベース流量算出部は、冷水温度と冷水流量とが関連付けられた温度－流量マップから、検出冷水温度に対応する目標流量を求める。開度調整部は、目標流量から、制御弁の開度を開度指令値に設定後の還水配管の実測流量を引いた、差分流量を求めるとともに、差分流量が正の値の場合に、開度指令値を増加方向に再設定する一方で、差分流量がゼロ以下の値の場合に、開度指令値を維持する。

【発明の効果】

【0013】

本明細書に開示される空気調和機用凍結防止システム及び空気調和機用の制御装置によれば、外乱や劣化等により、冷水コイル入口圧力が設備導入時の値から乖離した場合であっても、凍結防止に必要十分な流量を確保可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態に係る空気調和機の凍結防止システムを含む。空調システムの構成を例示する図である。

【図2】コントローラの機能ブロックを例示する図である。

【図3】温度－開度マップ（Ｔ－Ａマップ）を例示する図である。

【図4】温度－流量マップ（Ｔ－Ｑマップ）を例示する図である。

【図5】開度調整マップを例示する図である。

【図6】本実施形態に係る、制御弁の開度設定フローを例示する図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１には、本実施形態に係る空気調和機用の凍結防止システムが例示される。このシステムには、空気調和機１０及びコントローラ１２（制御装置）が含まれる。なお、信号線が一点鎖線で示される。また、フィルタやフィルタ詰まりを検知する微差圧スイッチや、加湿機構等の、冷水コイル１４の凍結防止との関連が低い機器については、適宜図示が省略される。

【0016】

空気調和機１０は、外気を導入して調和空気を生成し、これをテナントやオフィススペース等の空調対象空間に供給する。空気調和機１０よりも外気側には、ダンパ１６及びダンパモータ１８が設けられる。空気調和機１０は、外気側から順に、冷水コイル１４、温水コイル２０、及び送気ファン２２を備える。

【0017】

ダンパ１６は外気ダクト２４の開度を調節することで、外気（ＯＡ）の導入量を調節する、いわゆる風量調節ダンパ（ＶＤ）である。ダンパ１６は、例えば板部材から構成される。ダンパモータ１８はダンパ１６を駆動させて外気ダクト２４の開度を調整する。ダンパモータ１８は例えばパルスモータから構成される。

【0018】

冷水コイル１４の上流端は冷水用の送水配管２６に接続される。冷水コイル１４の下流端は還水配管２８に接続される。ポンプ６０により、送水配管２６から冷水が冷水コイル１４に供給される。冷水コイル１４では、外気ダクト２４から導入され自身を通過する空気（外気）との熱交換が行われる。図１に示す実施形態では、冷水コイル１４と熱交換する空気として、外気に加えて、空調対象空間から戻された還気の一部が含まれる。

【0019】

送水配管２６の上流端及び還水配管２８の下流端には冷凍機６２が接続される。冷水コイル１４を通過した冷水は、還水配管２８から冷凍機６２に戻される。還水配管２８にはポンプ６０が設けられる。ポンプ６０の駆動により、冷水がポンプ６０→冷凍機６２→送水配管２６→冷水コイル１４→還水配管２８→ポンプ６０との流路を循環する。

【0020】

なお図１には図示が省略されているが、冷凍機６２から複数本の送水配管２６及び還水配管２８が分岐され、冷凍機６２から複数の空気調和機に冷水を供給可能となっている。

【0021】

また還水配管２８には、当該還水配管２８を流れる戻り冷水の流量を調整する制御弁３０と、戻り冷水の温度を測定する水温センサ３２と、戻り冷水の流量を測定する流量センサ３４が設けられる。後述するように、コントローラ１２は、水温センサ３２及び流量センサ３４の測定値に基づいて、制御弁３０の開度を調整し、冷水コイル１４内の冷水凍結を防ぐ。

【0022】

温水コイル２０は、冷水コイル１４と同様に、外気ダクト２４から導入され自身を通過する空気（外気）及び一部の還気との熱交換が行われる。温水コイル２０は送水配管３６に接続される。送水配管３６の上流端にはボイラ７２が設けられる。温水コイル２０を通過した温水は、還水配管３８からボイラ７２に戻される。

【0023】

還水配管３８には、当該還水配管３８を流れる戻り温水の流量を調整する制御弁４０が設けられる。さらに還水配管３８にはポンプ７０が設けられる。ポンプ７０の駆動により、温水がポンプ７０→ボイラ７２→送水配管３６→温水コイル２０→還水配管３８→ポンプ７０との流路を循環する。

【0024】

なお図１には図示が省略されているが、ボイラ７２から複数本の送水配管３６及び還水配管３８が分岐され、ボイラ７２から複数の空気調和機に温水を供給可能となっている。

【0025】

冷水コイル１４と温水コイル２０は、基本的には一方のみが使用される。例えば外気を冷却させる際には冷水コイル１４に冷水が供給される一方で温水コイル２０への温水の供給が停止される（制御弁４０閉止）。また外気を加熱（加温）させる際には温水コイル２０に温水が供給される一方で冷水コイル１４への冷水の供給が停止される（制御弁３０閉止）。

【0026】

なお、導入外気の除湿を行う、いわゆるドライ運転では、目標温度を下回る温度まで外気を冷却（過冷却）させた後に加熱する再熱制御が実行される場合がある。このような場合には、冷水コイル１４と温水コイル２０とにそれぞれ冷水と温水とが供給される。冷却、加熱、除湿、または必要に応じて加湿された調和空気は、送気ファン２２から送気ダクト４２を介してそれぞれの空調対象空間に送られる。

【0027】

空気調和機１０用の制御装置であるコントローラ１２は、例えばＰＬＣ（プログラマブルロジックコンピュータ）から構成される。コントローラ１２は、例えばＢＡ（Building Automation）に対応可能とするために、通信プロトコルであるＢＡＣｎｅｔ（Building Automation and Control Network）に準拠するものであってよい。このＢＡＣｎｅｔに則り、コントローラ１２は中央監視装置（図示せず）と通信可能となっている。

【0028】

図１にはコントローラ１２のハード構成図が例示されている。コントローラ１２は、内部バスに接続された種々の機器を制御可能となっている。

【0029】

コントローラ１２は、ＣＰＵ４４、ＲＡＭ４６、ＲＯＭ４７、ユーザインターフェース４８（ＵＩ）、及び外部インターフェース５０を備える。ユーザインターフェース４８は、ユーザの情報を入力する際に用いられ、また情報を表示する際にも用いられる。

【0030】

外部インターフェース５０は外部機器との接続やデータ通信に用いられる。具体的には、水温センサ３２から、還水配管２８を流れる戻り冷水温度の検出温度である、検出冷水温度Ｔｍが送られる。また、流量センサ３４から、還水配管２８を流れる戻り冷水流量の実測流量Ｑｍが送られる。また、送気ダクト４２の送気温度センサ５２から、送気温度の測定値が送られる。

【0031】

ＲＯＭ４７は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）やソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）等の不揮発性メモリを含んで構成される。ＲＯＭ４７には、コントローラ１２を後述する機能ブロック（図２参照）に構成するためのプログラムが記憶される。さらにＲＯＭ４７には、後述する温度－開度マップ（Ｔ－Ａマップ）、温度－流量マップ（Ｔ－Ｑマップ）、及び開度調整マップ等が記憶される。

【0032】

コントローラ１２は、図６に例示される開度設定フローを実行し、制御弁３０の開度を設定する。設定された開度は、外部インターフェース５０を介して制御弁３０に送られる。また、外部インターフェース５０を介して、コントローラ１２から、温水の還水配管３８に設けられた制御弁４０への開度指令が送られる。さらに、外部インターフェース５０を介して、コントローラ１２からダンパモータ１８に外気ダクト２４の開度指令が送られる。

【0033】

図２に、コントローラ１２の機能ブロック図が例示されている。この機能ブロック図は、図６に例示される開度設定フローを実行可能なプログラムを、ＣＰＵ４４が実行することで構成される。またこのプログラムは、ＲＯＭ４７に記憶されるか、ＤＶＤ等の非一過性のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶される。

【0034】

コントローラ１２は、温度ベース開度算出部５４、温度ベース流量算出部５６、及び開度調整部５８を含んで構成される。

【0035】

温度ベース開度算出部５４には、図３に例示する温度－開度マップ（Ｔ－Ａマップ）が記憶される。温度－開度マップは、横軸に戻り冷水の温度、縦軸に制御弁３０の開度指令値を取り、冷水温度と制御弁３０の開度とが関連付けられた特性線Ｌ１が定められている。

【0036】

温度－開度マップは、冷水コイル１４内の冷水凍結を防止するために作成されており、例えば過去データに基づいて、凍結を回避可能な制御弁３０の開度が、戻り冷水の温度別にプロットされている。

【0037】

例えば、ポンプ６０と定格出力が同等のポンプの吐出圧が一定値であるときの、戻り冷水の温度、制御弁３０の開度、及びそのときの還水配管２８の凍結有無のデータ組が、過去の実績から複数点取得される。戻り冷水の温度として、水温センサ３２による検出冷水温度が取得される。

【0038】

この、過去実績に基づく複数のデータ組が、温度－開度マップにプロットされ、還水配管２８の凍結が無かったプロットを通過するように、特性線Ｌ１が定められる。例えば、還水配管２８が凍結したプロット群（凍結プロット群）と、還水配管２８の凍結が免れたプロット群（凍結回避プロット群）との境界線として特性線Ｌ１が定められる。または、上記境界線よりも凍結回避プロット群寄りの領域に、特性線Ｌ１が定められる。

【0039】

なお図３では、特性線Ｌ１として直線が示されているが、上記２つのプロット群の分布に応じて、特性線Ｌ１の形状が定められる。ただし定性的には、検出冷水温度Ｔｍが高いほど、凍結防止に必要な制御弁３０の開度指令値Ａ＊は絞られる。つまり特性線Ｌ１は、全体的に見て右下がりの形状となる。

【0040】

温度ベース開度算出部５４は、水温センサ３２による検出冷水温度Ｔｍを温度－開度マップにプロットし、検出冷水温度Ｔｍに対応する制御弁の開度指令値Ａ＊を求める。

【0041】

温度ベース流量算出部５６には、図４に例示する温度－流量マップ（Ｔ－Ｑマップ）が記憶される。温度－流量マップは、横軸に戻り冷水の温度、縦軸に制御弁３０を通過する戻り冷水の目標流量を取り、冷水温度と冷水流量とが関連付けられた特性線Ｌ２が定められている。

【0042】

温度－流量マップは、冷水コイル１４内の冷水凍結を防止するために作成されており、例えば過去データから、凍結を回避可能な冷水の流量が、戻り冷水の温度別にプロットされている。

【0043】

例えば、ポンプ６０と定格出力が同等のポンプの吐出圧が一定値であるときの、戻り冷水の温度、戻り冷水の流量、及びそのときの還水配管２８の凍結有無のデータ組が、過去の実績から複数点取得される。

【0044】

この、過去実績に基づく複数のデータ組が、温度－流量マップにプロットされる。還水配管２８の凍結が無かったプロットを通過するように、特性線Ｌ２が定められる。例えば、還水配管２８が凍結したプロット群（凍結プロット群）と、還水配管２８の凍結が免れたプロット群（凍結回避プロット群）との境界線として特性線Ｌ２が定められる。または、上記境界線よりも凍結回避プロット群寄りの領域に、特性線Ｌ２が定められる。

【0045】

なお図４では、特性線Ｌ２として直線が示されているが、上記２つのプロット群の分布に応じて、特性線Ｌ２の形状が定められる。ただし定性的には、検出冷水温度Ｔｍが高いほど、凍結防止に必要な冷水の目標流量Ｑ＊は少なくて済む。つまり特性線Ｌ２は、全体的に見て右下がりの形状となる。

【0046】

温度ベース流量算出部５６は、水温センサ３２から取得した検出冷水温度Ｔｍを温度－流量マップにプロットし、温度Ｔｍに対応する戻り冷水の目標流量Ｑ＊を求める。

【0047】

なお、還水配管２８内を流れる戻り冷水の凍結を抑制する主な要素は、理論的には戻り冷水の流速であることを考慮して、温度－流量マップ（Ｔ－Ｑマップ）に代えて、温度－流速マップ（Ｔ－Ｖマップ）が用いられてもよい。

【0048】

例えば図４の温度－流量マップの作成に際に用いられた、過去実績に基づくデータ群に対して、それぞれの配管内径に基づいて流速Ｖが求められる。さらに図４の横軸を流速とした平面上に、過去実績に基づくデータ、例えば、ポンプ６０と定格出力が同等のポンプの吐出圧が一定値であるときの、戻り冷水の温度、戻り冷水の流速、及びそのときの還水配管２８の凍結有無のデータ組がプロットされる。

【0049】

さらに上記のプロット群のうち、還水配管２８の凍結が無かったプロットを通過するように、特性線Ｌ２‘が定められる。例えば、還水配管２８が凍結したプロット群（凍結プロット群）と、還水配管２８の凍結が免れたプロット群（凍結回避プロット群）との境界線として特性線Ｌ２’が定められる。または、上記境界線よりも凍結回避プロット群寄りの領域に、特性線Ｌ２‘が定められる。

【0050】

この場合において、温度ベース流量算出部５６は、水温センサ３２から取得した戻り冷水温度Ｔｍを温度－流速マップにプロットし、温度Ｔｍに対応する戻り冷水の目標流速Ｖ＊を求める。さらに温度ベース流量算出部５６は、目標流速Ｖ＊と還水配管２８の内径φに基づいて目標流量Ｑ＊を求める。

【0051】

開度調整部５８は、温度ベース開度算出部５４により求められた開度指令値Ａ＊を制御弁３０の設定開度とした後の実測流量Ｑｍと、温度ベース流量算出部５６により求められた目標流量Ｑ＊との差異に基づいて、制御弁３０に対する開度調整値ΔＡを求める。

【0052】

開度調整部５８には、図５に例示される開度調整マップが記憶される。開度調整マップは、横軸に目標流量Ｑ＊から実測流量Ｑｍを引いた差分流量ΔＱを取り、縦軸に制御弁３０への開度調整値ΔＡを取り、さらに差分流量ΔＱと開度調整値ΔＡとが関連付けられた特性線Ｌ３が定められている。

【0053】

開度調整マップは、冷水コイル１４内の冷水凍結に必要十分な冷水の流量を確保するために作成されており、例えば過去データから求められる。制御弁３０の設定開度を開度指令値Ａ＊に設定したにも関わらず、実測流量Ｑｍが目標流量Ｑ＊に届かない場合、つまりΔＱ＞０の場合、ポンプ６０及び制御弁３０を含む冷水の循環路内の送水圧力が低下している可能性がある。例えばポンプ６０の劣化、配管の劣化、または冷凍機６２から分岐する他の空気調和機の制御弁の急開閉により、上記送水圧力が低下し得る。

【0054】

このような場合においても、冷水コイル１４の凍結防止に必要十分な流量を確保するために、特性線Ｌ３が定められる。定性的に、特性線Ｌ３は、差分流量ΔＱが大きい程開度調整値ΔＡが大きくなるような形状となる。例えば特性線Ｌ３は、原点（ΔＱ＝０，ΔＡ＝０）を起点として傾きが正の一次関数で示される。

【0055】

なお、ΔＱがゼロ以下の値を取る場合（ΔＱ≦０）、つまり実測流量Ｑｍが目標流量Ｑ＊以上である場合には、冷水コイル１４の凍結防止に必要十分な流量が確保されていることから、一旦設定された設定開度Ａ＊が維持される。つまり特性線Ｌ３は、ΔＱ≦０の領域ではΔＡ＝０の値を取る。

【0056】

＜凍結防止フロー＞
図６に、制御装置であるコントローラ１２による、開度設定フローが例示されている。コントローラ１２は、水温センサ３２から、還水配管２８を流れる戻り冷水の温度Ｔｍを取得する（Ｓ１０）。続いてコントローラ１２は、検出冷水温度Ｔｍが所定の閾値温度未満（凍結防止閾値温度未満）であるか否かを判定する（Ｓ１２）。閾値温度は、例えば制御弁３０を全閉しても冷水コイル１４内で冷水が凍結しない温度であり、例えば＋５℃である。

【0057】

検出冷水温度Ｔｍが閾値温度以上である場合には、所定期間待機（Ｓ３０）の後、本フローの末尾（Ｒｅｔｕｒｎ）まで進み、再度フローの起点（Ｓｔａｒｔ）まで戻る。検出冷水温度Ｔｍが閾値温度未満（凍結防止閾値温度未満）である場合には、コントローラ１２は還水配管２８を流れる戻り冷水の流量Ｑｍ０を取得する（Ｓ１４）。

【0058】

続いてコントローラ１２は、凍結防止のため、制御弁３０の開度を設定する。さらに温度ベース開度算出部５４は、Ｔ－Ａマップ（図３）の特性線Ｌ１を参照して、ステップＳ１０にて取得された検出冷水温度Ｔｍに対応する開度指令値Ａ＊を求める（Ｓ２０）。求められた開度指令値Ａ＊は、制御弁３０の設定開度となり（Ｓ２２）、制御弁３０は開度指令値Ａ＊となるまで弁を開放する。制御弁３０の設定開度が開度指令値Ａ＊に設定された後、例えば設定から１分後に、開度調整部５８は、流量センサ３４から、戻り冷水の実測流量Ｑｍ１を取得する（Ｓ２４）。

【0059】

ここで、ステップＳ２０にて開度指令値Ａ＊を求める処理と並行して、目標流量Ｑ＊が求められる（Ｓ１８）。温度ベース流量算出部５６は、Ｔ－Ｑマップの特性線Ｌ２を参照して、ステップＳ１０にて取得された検出冷水温度Ｔｍに対応する目標流量Ｑ＊を取得する。

【0060】

開度調整部５８は、目標流量Ｑ＊から、ステップＳ２４で求められた戻り冷水の実測流量Ｑｍ１を引いた差分流量ΔＱを求める。さらに開度調整部５８は、図５の開度調整マップの特性線Ｌ３を参照して、差分流量ΔＱに対応する開度調整値ΔＡを求める（Ｓ２６）。なお上述したように、差分流量ΔＱ≦０の場合、ΔＡ＝０となる。

【0061】

さらにコントローラ１２は、制御弁３０の開度をΔＡ分増加方向に再設定する（Ｓ２８）。例えばコントローラ１２は、制御弁３０の設定開度を、既に設定済みの開度指令値Ａ＊に開度調整値ΔＡを加えた値（Ａ＊＋ΔＡ）に再設定する。なお、ΔＡ＝０の場合は、設定開度が開度指令値Ａ＊に維持される。更に所定期間待機（Ｓ３０）の後、図６のフローは起点（Ｓｔａｒｔ）まで戻される。

【0062】

なお、上述した実施形態では、冷水コイル１４内の冷水の凍結防止を目的として制御弁３０の開度調整を行っていたが、本実施形態に係る空気調和機用凍結防止システム及び空気調和機用の制御装置は、この形態に限らない。例えば温水コイル２０内の温水供給が停止されているとき、温水コイル２０内に滞留する温水が温水コイル２０を通過する外気により凍結するおそれがある。そこで、温水の還水配管３８にも水温センサ及び流量センサが設けられるとともに、図６の開度設定フローがコントローラ１２によって還水配管３８の制御弁４０に対して実行されてもよい。

【符号の説明】

【0063】

１０ 空気調和機、１２ コントローラ（制御装置）、１４ 冷水コイル、１６ ダンパ、１８ ダンパモータ、２０ 温水コイル、２２ 送気ファン、２４ 外気ダクト、２６ 冷水の送水配管、２８ 冷水の還水配管、３０ 制御弁、３２ 水温センサ、３４ 流量センサ、４２ 送気ダクト、５２ 送気温度センサ、５４ 温度ベース開度算出部、５６ 温度ベース流量算出部、５８ 開度調整部、６０，７０ ポンプ、６２ 冷凍機、７２ ボイラ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】